DE60320665T2 - WORK PIECE PROCESSING SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Description
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Die Erfindung betrifft die Oberflächenbearbeitung, das Waschen, Spülen und Trocknen von Werkstücken, wie zum Beispiel Halbleiterwafern, Flachpanelanzeigen, Glasmasken, festen Scheiben oder optischen Medien, Dünnfilmköpfen, oder anderen Gegenständen oder Werkstücken, die aus einem Substrat gebildet werden, auf dem mikroelektronische Schaltkreise, Datenspeicherelemente oder -schichten oder mikromechanische Elemente gebildet werden können. Diese und ähnliche Gegenstände werden hier kollektiv als ein "Wafer" oder "Werkstück" bezeichnet.The Invention relates to surface treatment, the washing, rinsing and drying workpieces, such as semiconductor wafers, flat panel displays, glass masks, solid discs or optical media, thin film heads, or other objects or Workpieces, formed of a substrate on which microelectronic circuits, Data storage elements or layers or micromechanical elements can be formed. These and similar objects are collectively referred to herein as a "wafer" or "workpiece."
Die Halbleiter produzierende Industrie versucht ständig, die Prozesse zu verbessern, die für die Produktion von mikroelektronischen Schaltkreisen und Bauteilen verwendet werden, wie zum Beispiel die Produktion von integrierten Schaltkreisen aus Wafern. Die Ziele vieler dieser verbesserten Prozesse sind die Verkürzung des Zeitumfangs, der bei der Bearbeitung eines Wafers benötigt wird, um die gewünschten integrierten Schaltkreise zu bilden, die Steigerung des Ertrags von brauchbaren integrierten Schaltkreisen pro Wafer, zum Beispiel durch Verringerung der Verschmutzung des Wafers während der Bearbeitung, die Reduzierung der Anzahl von Schritten, die benötigt werden, um die gewünschten integrierten Schaltkreise zu erzeugen, und die Reduzierung der Produktionskosten.The Semiconductor manufacturing industry is constantly trying to improve processes, the for the production of microelectronic circuits and components used, such as the production of integrated Circuits of wafers. The goals of many of these improved processes are the shortening the amount of time needed to process a wafer, to the desired to form integrated circuits, increasing the yield of useful integrated circuits per wafer, for example by reducing the contamination of the wafer during processing, reducing the number of steps needed to the desired to produce integrated circuits, and reducing production costs.
Bei der Bearbeitung von Wafern ist es oft notwendig, eine oder beide Seiten des Wafers mit einem Fluid zu behandeln, entweder in flüssiger, in Dampf- oder in Gasform. Solche Fluids werden zum Beispiel zum Ätzen der Waferoberfläche, zum Reinigen der Waferoberfläche, zum Trocknen der Waferoberfläche, zum Passivieren der Waferoberfläche, zum Abscheiden von Filmen auf der Waferoberfläche, und so weiter benutzt.at It is often necessary to process wafers, one or both Treat sides of the wafer with a fluid, either in liquid, in vapor or gas form. Such fluids are used, for example, for etching the Wafer surface, for cleaning the wafer surface, for drying the wafer surface, for passivating the wafer surface, for depositing films on the wafer surface, and so on.
Verschiedene Systeme und Verfahren wurden verwendet, um diese Produktionsprozesse auszuführen. Es wurden beispielsweise lange Zeit von Hand betriebene oder automatisierte Nassätzbänke bei verschiedenen Produktionsschritten benutzt. Nassätzbänke haben typischerweise eine Reihe von Eintauchtanks und einen Mechanismus, um nacheinander einen Satz Werkstücke in jeden Tank zu tauchen.Various Systems and procedures were used to control these production processes perform. For example, long-term manual or automated ones have been used Wet etchings at different production steps used. Wet etch banks typically have one Series of immersion tanks and a mechanism to successively one Set of workpieces to dive into every tank.
Jedoch weisen diese Systeme einige Nachteile auf. Diese Nachteile beinhalten einen relativ großen Verbrauch von Prozesschemikalien und Wasser, zum Beispiel 30–35 Liter für jeden Nassätzbanktank, bei einer Badlebensdauer von zum Beispiel 2–4 Stunden. Dieser Verbrauch von Prozesschemikalien steigert die Produktionskosten, wodurch letztlich die Kosten des Endproduktes erhöht werden, wie zum Beispiel von Computern, Mobiltelefonen, und so gut wie allen Arten von Verbraucher-, industriellen, kommerziellen und militärischen Elektronikprodukten.however these systems have some disadvantages. These disadvantages include a relatively large one Consumption of process chemicals and water, for example 30-35 liters for each Wet etch tank, at a bath life of for example 2-4 hours. This consumption of process chemicals increases production costs, ultimately the cost of the final product increased such as computers, cell phones, and virtually everything all types of consumer, industrial, commercial and military Electronics products.
Viele Chemikalien, die beim Bearbeiten benutzt werden, wie zum Beispiel HF, HCl, H2SO4 und H2O2, sind toxisch, teuer, und/oder schwer zu handhaben und zu entsorgen. Demzufolge werden oft komplexe Abfluss-, Wiederverwertungs- und Beseitigungssysteme benötigt, um diese beim Arbeitsprozess benutzten Chemikalien effektiv zu handhaben und zu entsorgen. Darüber hinaus besteht sogar dann, wenn geeignete Entsorgungsarbeitsschritte erfolgen, für die benutzten Prozesschemikalien immer noch die Gefahr, umweltschädliche Auswirkungen zu haben. Dementsprechend besteht ein Bedarf für Bearbeitungsmaschinen und Verfahren, die weniger auf Chemikalien dieser Art angewiesen sind.Many chemicals used in processing, such as HF, HCl, H 2 SO 4, and H 2 O 2 , are toxic, expensive, and / or difficult to handle and dispose of. As a result, complex drainage, recovery and disposal systems are often needed to effectively handle and dispose of these chemicals used in the work process. In addition, even if appropriate disposal operations are carried out, the process chemicals used are still at risk of damaging the environment. Accordingly, there is a need for processing machines and methods that rely less on chemicals of this type.
Die Reduktion des Wasserverbrauchs ist auch von Vorteil, besonders in Gebieten, in denen sauberes Wasser immer knapper wird. Die Entsorgung von Schmutzwasser aus Produktionsarbeitsabläufen auf umweltfreundliche Weise kann oft schwierig oder kostspielig sein. Folglich ist die Reduktion des Wasserverbrauchs beim Produktionsprozess wichtig.The Reduction of water consumption is also beneficial, especially in Areas where clean water is becoming increasingly scarce. Disposal from dirty water from production operations to environmentally friendly Fashion can often be difficult or expensive. Consequently, the Reduction of water consumption in the production process important.
Wafer werden in Reinräumen bearbeitet, um die Gefahr von Verunreinigungen, die zu Fehlern bei Endprodukten wie zum Beispiel bei mikroelektronischen oder mikromechanischen Geräten führen, zu reduzieren. Reinräume sind teuer und erfordern Zeit für den Aufbau und die Instandhaltung. Wafer- oder Werkstückbearbeitungsmaschinen, die jetzt in Gebrauch sind, wie zum Beispiel Nassätzbänke, benötigen oft eine große Menge an Reinraumplatz. Dies führt zu höheren Produktionskosten und anderen Nachteilen. Folglich besteht ein Bedarf an kompakteren Bearbeitungsmaschinen, die bei gleichzeitiger Erhaltung oder Verbesserung der Prozessgeschwindigkeit oder des Durchsatzes weniger Reinraumplatz benötigen.wafer be in clean rooms edited to reduce the risk of contamination resulting in errors in end products such as microelectronic or micromechanical devices to lead, to reduce. clean rooms are expensive and require time for the construction and the maintenance. Wafer or workpiece processing machines, the Now in use, such as wet etchings, often require a large amount at clean room place. this leads to to higher Production costs and other disadvantages. Consequently, there is a need on more compact processing machines, while maintaining or improving process speed or throughput need less clean room space.
Die Gesamtbearbeitungszeiten für große Ladungen von Werkstücken bei bestehenden Bearbeitungssystemen sind oft relativ lang. Nassätzbankarbeiten können typischerweise 45 Minuten dauern. In manchen Systemen können die Werkstücke zwischen verschiedenen Prozessstationen, während einer einzigen Bearbeitungsphase oder eines einzigen Schrittes bewegt werden. Dies verlangsamt die gesamte Produktionszeit. Alternativ kann bei manchen Bearbeitungssystemen, einschließlich Sprühsystemen oder Gasabscheidungssystemen nur eine kleine Anzahl von Werkstücken in einer bestimmten Zeit bearbeitet werden, und/oder nur eine beschränkte Zahl von Bearbeitungsmaschinen oder Systemen kann innerhalb des Reinraums eingebaut werden. Folglich besteht Bedarf an Systemen zum Bearbeiten von Werkstücken, die kompakt, aber fähig sind, große Mengen von Werkstücken in einem relativ kurzen Zeitraum zu bearbeiten.The overall machining times for large loads of workpieces in existing machining systems are often relatively long. Wet bench operations may typically take 45 minutes. In some systems, the workpieces may be moved between different process stations, during a single processing phase, or a single step. This slows down the entire production time. Alternatively, in some processing systems, including spray systems or gas deposition systems, only a small number of workpieces may be processed in a given time, and / or only a limited number of processing machines or systems can be installed within the clean room. Consequently, there is a need for systems for processing workpieces that are compact but capable of handling large quantities of workpieces in a relatively short period of time.
Bei bestimmten Prozessschritten wird Ozon in die Prozesskammer eingeleitet. Ozon wird typischerweise zusammen mit Wasser, das manchmal gelöste Chemikalienmengen enthält, zugeführt. Das Ozon wird dann aus der Prozesskammer(optional zusammen mit anderen Chemikalien, wie zum Beispiel Säuredämpfen) entfernt und dann an die Atmosphäre abgegeben.at certain process steps, ozone is introduced into the process chamber. Ozone is typically mixed with water, which sometimes releases dissolved chemicals contains fed. The ozone is then removed from the process chamber (optional along with others Chemicals, such as acid fumes) and then to the atmosphere issued.
Ozon ist jedoch ein chemisch hoch reaktives Gas. In hohen Konzentrationen kann es für Menschen giftig werden. Die Abgasmischung des Ozons kann deshalb sowohl giftig als auch hoch korrosiv sein. Folglich erfordert der Umgang mit dem Abgas aus einer Prozesskammer im Allgemeinen spezielle Maßnahmen. Beispielsweise müssen Bauteile, wie zum Beispiel Leitungen und so weiter im Allgemeinen aus PVDF oder anderen Kunststoffen hergestellt sein, die der Korrosion widerstehen. Auch Leckdetektoren können eingesetzt werden, um irgendwelche Lecks in den Rohren oder Leitungen aufzuspüren, die die Abgase von der Prozesskammer nach außen befördern.ozone however, it is a chemically highly reactive gas. In high concentrations can it for People become poisonous. The exhaust gas mixture of the ozone can therefore be both toxic and highly corrosive. Consequently, the requires Dealing with the exhaust gas from a process chamber generally special measures. For example, must Components, such as pipes and so on in general PVDF or other plastics that are made of corrosion resist. Also leak detectors can be used to Track any leaks in the pipes or pipes that transport the exhaust gases from the process chamber to the outside.
Die
Die
Es wurden Ozon-Umwandler oder -Vernichter verwendet, um Ozon in einem Abgasstrom in Sauerstoff zu umzuwandeln. Diese Wandler oder Vernichter benutzen typischerweise Katalysatoren, wie zum Beispiel Mangandioxid. Die Katalysatoren verlieren jedoch ihre Wirksamkeit oder Fähigkeit zu katalysieren, wenn sie mit Kondensaten gesättigt werden. Es ist auch wichtig, zu verhindern, dass verirrte Katalysatorteilchen in die Prozesskammer geraten, wo sie Verschmutzung verursachen können.It Ozone converters or shredders were used to produce ozone in one Convert exhaust gas into oxygen. These transducers or destroyers typically use catalysts such as manganese dioxide. However, the catalysts lose their effectiveness or ability catalyze when saturated with condensates. It is also important, To prevent stray catalyst particles in the process chamber advised where they can cause pollution.
Dementsprechend ist es ein weiteres Ziel der Erfindung, einen verbesserten Ozon-Vernichter zum Vernichten von Ozon durch Umwandeln von Ozon in Sauerstoff bereitzustellen.Accordingly It is another object of the invention to provide an improved ozone destroyer to destroy ozone by converting ozone into oxygen.
Kurze Darstellung der ErfindungBrief description of the invention
Bearbeitungssysteme oder Maschinen und Verfahren wurden jetzt erfunden, um die oben beschriebenen Nachteile zu überwinden. Diese neuen Systeme und Verfahren sorgen für eine schnelle und effiziente Waferbearbeitung, und das bei reduzierten Kosten. Zusätzlich vermeiden diese Systeme und Verfahren den Bedarf an der Verwendung von großen Mengen von verschiedenen teuren und giftigen Chemikalien. Die Erfindung sorgt daher für signifikante Fortschritte in der Technologie der Produktion von Halbleiter-Wafern und ähnlichen Werkstücken. Die Erfindung ist für ein Werkstückbearbeitungssystem vorzugsweise in einer alleinstehenden Prozessapparatur bestimmt, die vertikal gestapelte Module aufweist. Die vertikal gestapelten Module weisen vorteilhafterweise die Systemkomponenten auf, die für die Bearbeitung der Werkstücke verwendet werden.processing systems or machines and procedures have now been invented to the top overcome disadvantages described. These new systems and procedures ensure fast and efficient Wafer processing, and at a reduced cost. Additionally avoid These systems and methods require the use of large quantities of various expensive and toxic chemicals. The invention therefore ensures significant progress in the technology of production of Semiconductor wafers and the like Workpieces. The Invention is for a workpiece processing system preferably determined in a standalone process apparatus, having vertically stacked modules. The vertically stacked Modules advantageously have the system components that for the Processing of workpieces be used.
Zu diesem Zweck stellt die Erfindung ein System gemäß Anspruch 1 bereit, und stellt ferner ein Verfahren gemäß Anspruch 5 bereit. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Das System ist hoch kompakt und erfordert eine minimale Menge an Bodenfläche in einem Reinraum. Dies reduziert sowohl die Anfangskosten als auch die folgenden operativen Kosten und ermöglicht einen höheren Durchsatz oder eine höhere Produktionsgeschwindigkeit mittels mehr Systemen innerhalb des Reinraums. Im Vergleich zu einem typischen Nassätzbanksystem, das etwa 15 Quadratmeter Reinraumboden benötigen kann, nimmt das vorliegende System weniger als einen oder zwei Quadratmeter in Anspruch, wobei es einen gesteigerten Durchsatz hat. Außerdem verbraucht das vorliegende System nur einen kleinen Bruchteil der Menge von Prozesschemikalien, die von Nassätzbanksystemen benötigt werden. Zusätzlich sind die Anfangskosten des vorliegenden Systems geringer als die der Nassätzbanksysteme.To this end, the invention provides a system according to claim 1, and further provides a method according to claim 5. Further embodiments of the invention are described in the dependent claims. The system is highly compact and requires a minimum amount of floor space in a clean room. This reduces both the initial costs and the subsequent operational costs, and allows for higher throughput or higher production speed through more systems within the clean room. Compared to a typical wet etch bench system, the It may take up about 15 square meters of cleanroom floor space, the present system occupies less than one or two square meters, and has increased throughput. In addition, the present system consumes only a small fraction of the amount of process chemicals needed by wet etch bench systems. In addition, the initial cost of the present system is lower than that of the wet etch bench systems.
Das beim Bearbeiten in der Prozesskammer verbrauchte Ozongas wird in den Ozonvernichter ausgestoßen, wo es in Sauerstoff umgewandelt wird. Diese Ozonumwandlung erfolgt innerhalb des Systems. Die Gefahr der Freisetzung von giftigem Ozongas ist vermindert. Der Ozonumwandler benutzt vorteilhafterweise einen Katalysator, um Ozon in Sauerstoff umzuwandeln. Die Sättigung des Katalysators mit Niederschlag wird durch die neuartige Bauart und Anordnung des Ozonvernichters reduziert oder vermieden.The Ozone gas consumed during processing in the process chamber is stored in ejected the ozone killer, where it is converted to oxygen. This ozone conversion takes place within the system. The danger of release of toxic ozone gas is diminished. The ozone converter advantageously uses one Catalyst to convert ozone into oxygen. The saturation of the catalyst with precipitation is due to the novel design and arrangement of the ozone killer reduced or avoided.
Die Erfindung existiert sowohl in Unterkombinationen der beschriebenen Merkmale als auch in den einzelnen Komponenten.The Invention exists both in subcombinations of the described Features as well as in the individual components.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
In den Zeichnungen bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben Elemente überall in den verschiedenen Ansichten.In In the drawings, the same reference numerals designate the same elements throughout FIG the different views.
Es zeigen:It demonstrate:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Die hier verwendeten Begriffe Werkstück, Wafer oder Halbleiter-Wafer bedeuten irgendein flaches Medium, einschließlich Halbleiter-Wafern und anderen Substraten oder Wafern, Glas, Masken und Speichermedien, MEMS-Substraten oder irgendwelchen anderen Werkstücken, die mikroelektronische, mikromechanische oder mikroelektromechanische Vorrichtungen aufweisen.The here used terms workpiece, wafer or semiconductor wafers mean any flat medium, including semiconductor wafers and other substrates or wafers, glass, masks and storage media, MEMS substrates or any other workpieces that microelectronic, micromechanical or microelectromechanical devices exhibit.
Unter
ausführlicher
Bezugnahme auf die Zeichnungen, wie sie in den
Das
Bearbeitungssystem
Wenn
200-mm-Halbleiter-Wafer bearbeitet werden, dann ist die Basisfläche des
dritten Moduls
Wenn
sie für
die Bearbeitung der 200-mm-Halbleiter-Wafer konfiguriert sind, haben das
erste, das zweite und das dritte Modul
Das
erste Modul
Das
zweite Modul
Das
zweite Modul
Die
Prozesskammer
Ein
Rotor
Der
Rotor
Die
Kassetten sind im Allgemeinen Standardkomponenten, die von verschiedenen
Herstellern erhältlich
sind, obwohl die Größe, die
Form und die Merkmale verschiedener Kassettentypen variieren können. Der
Rotor
Für die Erleichterung
der Gestaltung, der Herstellung und der Verwendung hat die erste
Kassette
Abhängig davon,
welche Chemikalien im Bearbeitungssystem
Wie
in
Die
Prozesskammer
Das
dritte Modul
Ein
Zulauf für
entionisiertes Wasser steht vorzugsweise in Verbindung mit der Prozesskammer
Das
dritte Modul
Das
dritte Modul
Unter
Bezugnahme auf die
Während
Weiter
bezugnehmend auf
Weiter
bezugnehmend auf die
Bezugnehmend
auf
Im
Gebrauch werden die Werkstücke
Wenn
die erste Kassette
Die
Bedienperson schließt
dann die Tür
Erwärmtes entionisiertes
Wasser (das durch eine Heizung
In
einem alternativen Ausführungsbeispiel, wie
es in
Nach
den durchgeführten
Reinigungs- und/oder Entfernungsschritten werden die Werkstücke
Bezugnehmend
auf
Wenn
Wasserdampf innerhalb des Katalysators
Im
Allgemeinen hat das Bearbeitungssystem
Das
Bearbeitungssystem
Das
Bearbeitungssystem
Der
Ozonvernichter oder -Wandler
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